PREVAIL - Technologie-Plattform für neuromorphe Chips

Neuromorphe Computer orientieren sich am Aufbau eines biologischen Nervensystems. Die Aufgaben der Neuronen übernehmen z. B. CMOS-Memristoren, welche – wie im Gehirn – über Synapsen miteinander in Verbindung stehen. Neuromorphe Systeme für Edge-AI-Anwendungen weisen enormes Potential in der Mustererkennung, -analyse und -vorhersage auf und haben hohes Potenzial in Bereichen wie der medizinischen Diagnostik oder der Erkennung von Sprachmustern und versprechen, diese außerordentlichen Leistungen mit geringstmöglichem Energiebedarf im Vergleich zu heutigen Architekturen zu ermöglichen.

Damit die Industrie diese Technologien möglichst schnell in kommerzielle Produkte und Innovationen überführen kann, müssen sie von der Grundlagenforschung in Richtung einer wirtschaftlichen Anwendbarkeit weiterentwickelt sowie die dafür notwendige Entwicklungs- und Pilotfertigungs-Infrastruktur aufgebaut werden. Ziel des Projekts PREVAIL – Partnership for Realization and Validation of AI hardware Leadership – ist es, eine technologische Plattform anzubieten, die in der Lage ist, Prototypen für fortschrittliche, neuromorphe Chips für Edge-KI-Anwendungen zu entwerfen, zu fertigen und zu testen. 

Fraunhofer im Projekt

Im Projekt bringen vier Fraunhofer-Institute – neben dem Koordinator Fraunhofer IPMS sind das die Institute IZM, IIS und EMFT –  ihre fortschrittlichen 300-mm-Fertigungs-, Design- und Testfähigkeiten ein. Dadurch soll eine „Hardware for Edge AI“-Plattform für 300-mm-Technologie entstehen. Diese soll in Zusammenschluss mit CEA-Leti, imec und VTT, den führenden europäischen Forschungsorganisationen (RTOs), langfristig ausgebaut werden. 

Auf dem Weg zur Pilotproduktion von neuromorphen Chips

Das Projekt startete im Dezember 2022. In der ersten Projekt-phase von dreieinhalb Jahren liegt der Fokus zunächst darauf, Lücken in den Anlagenparks bei den beteiligten Partnern zu schließen und punktuell Prozesse zu verbessern sowie auch besipielsweise Geschäftsprozesse und das Kontaminationsmanagement so abzustimmen, dass die Voraussetzungen für gemeinsame Demonstrator-Angebote geschaffen werden. In einer geplanten zweiten Phase soll dann die Platform aktiv Pilotfertigungskapazitäten insbesondere für den europäischen FuE-Markt bereitstellen. Sie soll Unternehmen, Start-ups und Forschungseinrichtungen ermöglichen, Demonstratoren, Prototypen und Kleinserien in fortschrittlichen Designs in Auftrag zu geben, für die es bisher keine Fertigungsmöglichkeit gab. 

Durch diese Zusammenarbeit wollen die Partner künftig Chips entwickeln, die deutlich über den State-of-the-art hinausgehen. Gegenwärtig betreiben die RTO ihre Reinräume gemäß ihrer jeweiligen nationalen Mission in regelmäßiger Zusammenarbeit, jedoch auf Projektbasis. Das PREVAIL-Projekt zeigt deutlich das gemeinsame Bestreben, dauerhaft und koordiniert zusammenzuarbeiten, Kompetenzen zu bündeln und komplementär zu ergänzen.

Den European Chips Act zum Leben erwecken

Anfang 2022 übernahm die Europäische Kommission den Vorschlag für eine neue Gesetzgebung zu Halbleitern, den sogenannten European Chips Act. Darüber hinaus entwickeln derzeit auch die einzelnen Mitgliedstaaten nationale Strategien, um ihre Industrie- und Produktionskapazitäten auszubauen und Abhängigkeiten zu verringern. Das PREVAIL-Projekt zielt darauf ab, den Rahmen für die Angleichung der nationalen Initiativen an den European Chips Act zu fördern, indem eine verteilte Technologieplattform mit mehreren Knotenpunkten aus den wichtigsten europäischen Halbleiter-RTOs eingerichtet wird. 

Die im Projekt entstehende virtuelle KI-Hardwareplattform stellt sicher, dass die Verfügbarkeit von energieeffizienten, leistungsstarken und vertrauenswürdigen KI-Komponenten (wie z. B. KI-Prozessoren) und Technologien in Europa dauerhaft gewährleistet werden kann. Damit soll ein wesentlicher Beitrag zum Erhalt der Technologiesouveränität in Deutschland geleistet werden. Insbesondere Edge Computing spielt eine bedeutende Rolle für die Digitalisierung industrieller Prozesse und für die erfolgreiche Umsetzung der deutschen Industrie 4.0-Strategie.